[发明专利]一种不锈钢双极板表面有机导电防腐涂层的制备方法

说明书

本发明提供了一种不锈钢双极板表面有机导电防腐涂层的制备方法，解决了质子交换膜燃料电池金属双极板导电和防腐难以兼顾的技术难题。其技术方案为：采用化学合成法先将氧化石墨烯与对苯二胺混合制备出氨基化石墨烯纳米填料，再用3,4‑乙烯二氧噻吩为单体在过硫酸铵氧化条件下制备出导电高分子聚3,4‑乙烯二氧噻吩纳米填料；最后将上述两种纳米填料按一定比例掺杂加入丙烯酸树脂中制成涂料并在不锈钢双极板表面固化制成导电防腐涂层。本发明制得涂层的附着力、导电性和防腐性能与纯丙烯酸树脂涂层相比均具有显著优势，在质子交换膜燃料电池金属双极板表面具有良好应用前景。

技术领域

本发明涉及防护涂料技术领域，尤其涉及一种不锈钢双极板表面有机导电防腐涂层的制备方法。

背景技术

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的至关重要的组成部件，其约占质子交换膜燃料电池组重量的80％和成本的40％，它对电池的耐久性和电性能起着至关重要的作用。目前PEMFC双极板材料多选取石墨，然而石墨不佳的力学性能和高透气性以及高昂的成本使得PEMFC商业化受到阻碍。与此相比，金属双极板能够很好地弥补石墨双极板的不足，特别是304不锈钢以其成本的优势和简单的生产工艺脱颖而出。PEMFC双极板的工作环境是极具腐蚀性的，304不锈钢双极板在苛刻的PEMFC环境中耐腐蚀性能决定着电池寿命，因此必须寻找一种有效的方法保护双极板，使其在损耗较小，确保导电性能的同时大幅提升304不锈钢的防腐性能。

传统的导电聚合物涂层存在结构孔隙大，机械性、附着力不佳等缺点，有机涂层通常只能在常规环境下使用且不导电。因此，对于不锈钢双极板表面导电防腐涂层的制备主要技术难点集中在两个方面：一是改善涂层的结构空隙、机械性与附着力。二是使涂层中形成提供电子自由移动的导电通道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不锈钢双极板表面有机导电防腐涂层的制备方法，通过将两种导电填料掺杂加入丙烯酸树脂中制备涂料，提升涂层的防腐和导电性能。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种不锈钢双极板表面导电防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将氧化石墨烯与对苯二胺按一定质量比配制分散于去离子水中超声处理30min，然后在80℃油浴回流加热条件下反应一段时间，所得浆料在8000r/min下离心洗涤后于真空干燥箱70℃干燥12h，得黑色氨基化石墨烯纳米填料；

步骤2，将3,4-乙烯二氧噻吩与过硫酸铵按质量比分散于去离子水中，常温搅拌反应48小时，反应产物在10000r/min下离心洗涤后于真空干燥箱70℃干燥12h，制得聚3,4-乙烯二氧噻吩导电纳米填料；

步骤3，取步骤1、2制得的两种纳米填料与丙烯酸酯树脂按一定质量比进行混合，超声分散一段时间配制成涂料；

步骤4，用胶头滴管将涂料吸取滴至不锈钢双极板表面，用线棒均匀涂装后烘干固化制得不锈钢双极板表面有机导电防腐涂层。

进一步的，所述步骤1中的氧化石墨烯与对苯二胺质量比为1:2-1:4。

进一步的，所述步骤1中所述80℃油浴回流加热条件下反应时间为2-4h。

进一步的，所述步骤2中的3,4-乙烯二氧噻吩与过硫酸铵质量比为1:2-1:3。

进一步的，所述步骤2中制得聚3,4-乙烯二氧噻吩导电纳米填料粒径为180-200nm。

进一步的，所述步骤3中步骤1、2制得的两种纳米填料与丙烯酸酯树脂质量比为1:1:100-1:2:200。

进一步的，所述步骤3中所述超声分散时间为0.5-1.5h。

进一步的，所述步骤4中烘干固化温度为150-180℃，固化时间10-30min。